آیا فناوری گرده افشانی محصول می تواند زنبور را از دست خود نجات دهد؟

کشاورزان و باغداران برای گرده افشانی محصولات خود به زنبورهای عسل و زنبورهای وحشی تکیه می کنند. دپارتمان محیط‌زیست، غذا و امور روستایی بریتانیا (دفرا) گزارش می‌دهد که 90 درصد غذای جهان از 100 محصول اصلی تهیه می‌شود که 70 مورد از آن‌ها توسط زنبورها گرده‌افشانی شده است. در حالی که همه زنبورها و گرده‌افشان حشرات با چالش‌هایی برای سلامت و بقای خود مواجه هستند، اعداد نشان می‌دهد که کلنی‌های زنبور عسل مدیریت شده در واقع در حال رشد هستند. با وجود این ، راه حل های گرده افشانی مصنوعی متعددی در حال توسعه برای پاسخگویی به تقاضای کشاورزی برای گرده افشانی محصول است ، اما به طور غیر منتظره ممکن است به خوبی به حفاظت از آینده گرده افشان های وحشی کمک کند.

گرده افشان های مدیریت شده – ظهور مداوم زنبور عسل

کلنی های زنبور عسل مدیریت شده بین مکان های کشاورزی برای ارائه خدمات گرده افشانی و افزایش عملکرد محصول منتقل می شوند. در حالی که تعدادی از چالش ها زندگی زنبوردار حرفه ای را بسیار دشوارتر می کند، این صنعتی است که به نظر نمی رسد با وجود برخی ناملایمات در معرض تهدید قریب الوقوع باشد. در واقع با افزایش تقاضا برای محصولات گرده افشانی حشرات، تعداد کندوها نیز افزایش می یابد:

در ایالات متحده، زنبورهای عسل مدیریت شده هر سال به ارزش 15 میلیارد دلار محصولات غذایی را گرده افشانی می کنند (USDA). سرویس ملی آمار کشاورزی ایالات متحده (NASS) نشان می دهد که در سال 2020 حدود 3 میلیون کندو وجود داشته است، تعداد کلنی هایی که حداقل از سال 1980 تا حد قابل قبولی ثابت مانده است.

AAFC کانادا تخمین می زند که کل سهم اقتصادی سالانه گرده افشانی زنبور عسل از طریق ارزش برداشت مستقیم اضافی حدود 2.57 میلیارد دلار کانادا است. در حال حاضر بیش از 750000 کلنی زنبور عسل در کانادا وجود دارد که از سال 2010 25 درصد افزایش داشته است (از 600000).

در انگلستان کندوهای مدیریت شده نیز با 25000 زنبوردار که اکنون 120000 کلنی را مدیریت می کنند در حال پیشرفت هستند. این در مقایسه با 15000 زنبوردار و 80000 کلنی فقط بیش از یک دهه قبل افزایش یافته است – افزایش 50 درصدی کلنی ها. تخمین زده می‌شود که خدمات گرده‌افشانی ۴۴۰ میلیون پوند به کشاورزی بریتانیا در قالب افزایش بازده ارائه می‌کند – حدود ۱۳ درصد از درآمد بریتانیا از کشاورزی.

در مجموع حدود 100 میلیارد زنبورهای مدیریت شده در حال حاضر به گرده افشانی محصولات و تهیه غذا در سراسر ایالات متحده، کانادا و انگلیس کمک می کنند، بدون هیچ نشانه ای از کاهش جمعیت درازمدت در زنبور عسل.

افول اسرارآمیز گرده افشانهای وحشی

معمولاً پوشش کاهش گرده افشان بر زنبور عسل به عنوان پسر (یا دختر) پوستر «گرده افشان در خطر» متمرکز است، اما هزاران گونه حشره وحشی دیگر از جمله زنبورهای منفرد، بامبل‌ها، پروانه‌ها، پروانه‌ها و مگس‌ها وجود دارند که نقش مهمی در گرده‌افشانی دارند. گیاهان در واقع حداقل 1500 گونه گرده افشان حشرات تنها در بریتانیا وجود دارد که 270 گونه از آنها گونه های مختلف زنبور عسل هستند.

در حالی که تعداد زنبورهای عسل در حال افزایش است، تعداد گرده افشان های وحشی بومی در حال کاهش است و این موضوع باعث نگرانی است. تعیین اعداد دقیق دشوار است اما یک مطالعه مداوم بر روی همه حشرات در آلمان کاهش فصلی 76٪ و کاهش 82٪ در اواسط تابستان در زیست توده حشرات پرنده طی 27 سال نشان داد. یک مطالعه بریتانیایی همچنین تلفات گسترده حشرات گرده افشان را پیدا کرده است.

در سال 2017 مرکز تنوع بیولوژیکی ایالات متحده یک بررسی سیستماتیک از وضعیت همه 4،337 زنبورهای بومی آمریکای شمالی و هاوایی انجام داد و دریافت که در بین گونه های زنبورهای بومی با داده های کافی برای ارزیابی (1،437) ، بیش از نیمی (749) در حال کاهش است.

تهدیدی برای سلامتی همه حشرات گرده افشان

برخی از چالش‌های سلامتی که گرده‌افشان‌های حشرات وحشی با آن‌ها مواجه هستند، همان چالش‌هایی است که میلیاردها زنبور عسل با آن مواجه هستند و احتمالاً آن‌ها را تشدید می‌کند. اختلال فروپاشی کلونی (CCD) و کنه‌های واروآ (Varroa destructor) همه زنبورها را تحت تأثیر قرار می‌دهند، شیوع زنبورهای عسل ممکن است در گسترش آن‌ها در میان جمعیت‌های زنبورهای وحشی و حشرات نقش داشته باشد. چندین مطالعه اروپایی همچنین نشان داده‌اند که آفت‌کش‌های نئونیکوتینوئیدی بر سلامت همه گرده‌افشان تأثیر منفی می‌گذارند (که منجر به ممنوعیت کامل اتحادیه اروپا در سال 2018 می‌شود).

این مشکلات مطمئناً زندگی را برای زنبوردارانی که گزارش می دهند افزایش سطح بیماری در کندوهای زنبور عسل خود را دشوار می کند. با این حال، این مستعمرات حداقل زنبوردارانی برای کمک به مبارزه با تهدیدات آفات و بیماری‌ها و «بازسازی» کلنی‌ها با ملکه‌های جدید دارند. گونه‌های وحشی این حمایت را ندارند. تعداد زنبورهای عسل بالا رفته ، تعداد زنبورهای وحشی کاهش یافته است.

رقابت بین زنبورهای عسل و گرده افشان های وحشی

رقابت بر سر شهد بین دو گروه گرده افشان به خوبی مورد بحث قرار نگرفته است. هنگامی که زنبورهای عسل به منطقه جدیدی برای گرده افشانی محصول معرفی می شوند ، می توانند با رقابت با گرده افشان های وحشی محلی ، اکوسیستم طبیعی را بی ثبات کنند. اگر با تلفات فزاینده زیستگاه غنی از شهد ترکیب شود، ممکن است گرده افشان های وحشی بیش از حد با آن مقابله کنند و منجر به کاهش جمعیت شود.

در سال 2019 یک مطالعه میدانی سه ساله در جزایر قناری اسپانیا نشان داد که معرفی زنبورهای عسل مدیریت شده عواقب جدی برای تنوع زیستی دارد: «نتایج نشان می‌دهد که زنبورداری تنوع گرده‌افشان‌های وحشی و پیوندهای متقابل در شبکه‌های گرده‌افشانی را کاهش می‌دهد. این سازمان ساختاری سلسله مراتبی آنها را مختل می کند و باعث از بین رفتن تعاملات توسط گونه های عمومی می شود، و همچنین خدمات گرده افشانی توسط گرده افشان های وحشی را از طریق کاهش موفقیت تولیدمثلی گونه های گیاهی که به شدت مورد بازدید زنبورهای عسل هستند، مختل می کند. به نظر می رسد زنبورداری با تراکم بالا در مناطق طبیعی اثرات منفی پایدار و جدی تری بر تنوع زیستی نسبت به آنچه قبلاً تصور می شد دارد.

شیلا کولا، استادیار و زیست‌شناس محیط زیست در دانشگاه یورک تورنتو، کانادا، ادعا می‌کند که زنبورهای عسل یک علوفه‌جوی عمومی هستند – یک جاروبرقی برای گرده‌افشان. مردم به اشتباه فکر می کنند نگهداری زنبورهای عسل یا کمک به زنبورهای عسل به نوعی کمک به زنبورهای بومی است که در معرض خطر انقراض هستند. او به Scientific American گفت: “زنبورداری برای مردم است. این یک عمل حفاظتی نیست».

باید به خاطر داشت که در ایالات متحده هیچ یک از 90 میلیارد زنبور عسل مدیریت شده بومی این قاره نیستند. اجداد آنها در اواسط تا اواخر قرن 19 از ایتالیا به عنوان راه حلی برای افزایش گرده افشانی و عملکرد محصول معرفی شدند. نگرانی در مورد زوال زنبورها زمانی که روی زنبور عسل متمرکز می شود نادرست است، در عوض باید به سمت تلفات گرده افشان های وحشی بومی سوق داده شود.

کشاورزان و تولیدکنندگان می توانند با کاشتن گلهای وحشی غنی از شهد در نوارهای بافر در زمین های زراعی و غیره به رشد گونه های گرده افشان بومی کمک کنند ، اما آیا کاهش تعداد کندوهای زنبور عسل مدیریت شده باعث افزایش جمعیت در گونه های گرده افشان بومی می شود؟ آیا می توان این کار را با افزایش سطح گرده افشانی برای تغذیه جمعیت رو به رشد جهان انجام داد؟

فناوری گرده افشانی مدرن می تواند وابستگی زنبور عسل ما را کاهش دهد

استارت‌آپ Dropcopter در ایالات متحده از پهپادهای سفارشی مجهز به نرم‌افزارهای پیشرفته و سیستم‌های تحویل گرده افشان ثبت شده استفاده می‌کند. Dropcopter سیب ، بادام ، گیلاس و گلابی را در ایالات متحده گرده افشانی می کند ، می تواند در هر ساعت 20 هکتار گرده افشانی کند. این شرکت گزارش می دهد که میانگین هزینه گرده افشانی در سراسر تخته تقریباً 300 دلار در هر هکتار است (که شامل دو برنامه است).

مت کوبال، یکی از بنیانگذاران DropCopter، به فناوری غذا و کشاورزی گفت که هدف فناوری آنها جایگزینی گرده افشان ها نیست، بلکه تقویت کاری است که زنبورها انجام می دهند.

ما می‌توانیم گرده‌های مناسب را در زمان مناسب در مزرعه فراهم کنیم تا فرصت مجموعه محصول بهینه را افزایش دهیم.» او می گوید: “اکثر آزمایشات ما با کندو در مزارع انجام شده است و ما شاهد افزایش محصولات زراعی بوده ایم که معمولاً بین 10 تا 35 poll از گرده افشانی فقط زنبورها بهتر عمل می کند (هر سال و هر مکان مزرعه متفاوت است).”

زنبورستان‌ها با ما تماس گرفتند تا کندوهایشان را کارآمدتر کنیم و در نتیجه بتوانیم کندوهای کمتری را در هر هکتار مستقر کنیم و کارهایی که انجام می‌دهند را تقویت کنیم. این امر باعث می شود تعداد محدودی از کندوهای موجود در فصل گرده افشانی بهتر مورد استفاده قرار گیرند ، زیرا آنها در تلاش برای برآوردن تقاضا هستند. ”

کندوهای کمتری که در هر هکتار مستقر می شوند نیز خبر خوبی برای گرده افشان های وحشی است که به دنبال شهد در خارج از منطقه محصول هدف هستند، زیرا رقابت شهد کاهش می یابد.

در سال 2020، دانشمندان دانشگاه ایالتی واشنگتن کمک 1 میلیون دلاری از وزارت کشاورزی ایالات متحده (از طریق وزارت کشاورزی ایالت واشنگتن) برای پروژه جدیدی برای توسعه فناوری گرده افشانی رباتیک محصولات دریافت کردند. مجدداً در دراز مدت، یک راه حل رباتیک می تواند به طور بالقوه وابستگی به کندو زنبور عسل را کاهش دهد.

این تیم توسط Manoj Karkee، دانشیار دپارتمان مهندسی سیستم‌های بیولوژیکی WSU و مرکز سیستم‌های کشاورزی دقیق و خودکار (CPAAS) رهبری می‌شود. آنها یک دهه است که روی رباتیک در کشاورزی کار می کنند و در حال حاضر سیستم های رباتیکی دارند که گل ها را برای یک سیستم نازک شدن رباتیک تشخیص می دهند

پروژه گرده افشانی جدید WSU شامل سه مرحله است:

دوربین و سیستم های یادگیری ماشینی تیم تحقیقاتی باید ماشین ها را برای تشخیص و قرار دادن شکوفه های گل روی درختان در باغ آموزش دهد تا آنچه را که باید گرده افشانی شود هدف قرار دهد. به دنبال مدل هایی برای توسعه شکوفه ها باشید. محققان باید بهترین مرحله را برای گرده افشانی یک محصول مشخص کنند. ساخت دست و بازوی روباتیک برای پخش گرده که در مرحله اول کار می کند و در آزمایشگاه و در مزرعه آزمایش می شود.

هدف کلی پروژه جدید نشان دادن توانایی رباتیک ها برای انجام این کار است ، نه ساختن یک دستگاه در مقیاس کامل.

ما قصد داریم اجزا را در یک نمونه اولیه تحقیقاتی ادغام کنیم. اگر نمونه اولیه با موفقیت در باغ‌ها آزمایش شود تا خوشه‌های گل را پیدا کرده و مکان‌یابی کند و برخی از گرده‌ها را مستقیماً در مرکز هر خوشه گل استفاده کند، به هدف خود خواهیم رسید. توسعه ماشین‌های مقیاس کامل با بازوهای متعدد خارج از محدوده است.» Karkee به Food and Farming Technology گفت:

فرضیه ما ، بر اساس نتایج اولیه ، این است که ما در دستیابی به عملکرد و کیفیت محصول هدف به اندازه یا بهتر از فرآیندهای گرده افشانی طبیعی عمل خواهیم کرد.

مزیت دیگر این است که فعالیت‌های کلی مدیریت بار محصول بسیار کاهش می‌یابد زیرا ما فقط گل‌های هدف را گرده‌افشانی می‌کنیم و بنابراین نیاز به نازک شدن گل و میوه سبز را به حداقل می‌رسانیم.

این کمک مالی سه ساله همچنین شامل دانشمندان دانشگاه پن استیت می شود

افرادی که در Walmart معتقدند گرده افشان های روباتیک پرنده می توانند آینده باشند ، در سال 2018 آنها ثبت اختراع را در مورد گرده افشان های بدون سرنشین هوا انجام دادند ، چیزی که ممکن است به عنوان “زنبورهای روباتیک” توصیف شود. در سال 2013، مؤسسه مهندسی بیولوژیکی Wyss در دانشگاه هاروارد یک «RoboBee» را توسعه داد. ربات‌های پرنده الهام گرفته از حشرات، اندازه‌ای تقریباً نصف یک گیره کاغذ، وزن کمتر از یک دهم گرم داشتند و با استفاده از «ماهیچه‌های مصنوعی» متشکل از موادی که هنگام اعمال ولتاژ منقبض می‌شوند، پرواز می‌کردند.

در فناوری غذا و کشاورزی با تیم هاروارد تماس گرفتیم: “RoboBee به طور خاص برای جایگزینی زنبورهای واقعی به عنوان گرده افشان طراحی نشده است. این برای کشف توانایی ها و محدودیت های ربات های کوچک ایجاد شده است. ” لیندسی براونل ، نویسنده علوم به ما گفت: “این بدان معنا نیست که نمی تواند به یک گرده افشان روباتیک تبدیل شود ، اما تیم هنوز در حال بررسی همه کاربردهای بالقوه خود است و هنوز تجاری نشده است.”

هنوز هیچ نشانه ای از انبوهی از زنبورهای رباتیک کوچک وجود ندارد که به زودی به باغی نزدیک شما می آیند، در واقع براونل اضافه کرد: «تکرارهای اخیر RoboBee می توانند بین شنا و پرواز یا «نفخ کشیدن» روی سطوح قبل از بلند شدن دوباره تغییر کنند.

این میکرو ربات‌های کوچک هنوز کار زنبور عسل را بر عهده نخواهند گرفت.

آینده گرده افشانی محصولات

در سطح جهانی تعداد فزاینده ای از شرکت ها در فضای گرده افشانی خودکار و همچنین چندین پروژه تحقیقاتی دانشگاهی در حال انجام هستند. از تحویل گرده حباب صابون گرفته تا پخش کننده های گرده مستقل و روش هایی که در بالا توضیح داده شد، برخی از راه حل ها در حال حاضر موفق بوده اند. در سال های آینده بیشتر خواهد بود.

اگر انسان‌ها با نبوغ ما بتوانند راه‌حل‌های گرده‌افشانی مؤثری را ایجاد کنند، این امر وابستگی چند صد ساله ما به زنبورهای عسل را کاهش می‌دهد و با کاهش تعداد آنها، ما را پایدارتر می‌کند. این به نفع هزاران حشره گرده افشان دیگر از جمله صدها گونه زنبور دیگر خواهد بود. در واقع کاملاً ممکن است که فناوری گرده افشانی مدرن فقط زنبور را از خود نجات دهد.

منبع: foodandfarmingtechnologi